1、东莞益新实业有限公司第 1 页 共 18 页数控冲床基础教程拟制Prepared by王李成日期：Date2008-12-15审核Check by日期：Date签发Granted by日期：Date东莞益新实业有限公司Action Precision Limited版权所有 侵权必究All rights reserved文档历史 History of Document：版本号Version拟制/修改责任人Develop/Change Owener拟制/修改日期Develop/Change Date修改内容及理由Change and Reason00 王李成 2008-12-15 新建东莞益新实
2、业有限公司第 2 页 共 18 页1、 概念 32、主要结构 32.1、NC 控制系统 .32.2、液压系统 32.3、冷却系统 32.4、 工作台 33、数冲(AMADA 系列) 机床加工定义 .33.1 机床加工方向定义 .33. 2 机床加工方向定义 33. 3 工件的定位与夹爪相关数据 43. 4 夹爪危险区及成型干涉区数值一览表 53.6 数冲机床刀盘介绍 .63.7 数冲模具结构 .64、我司数冲冲床设备种类 74.1、 ARIES-245 冲床 74.2、ARIES-255NT 84.3、VIPROS-2510C 104.4、VIPROS-367Q .115、数冲加工工艺优化处理
3、 125.1 工艺处理 125.2 材料特性与数冲加工的关系 .145. 3 近距离沉孔的处理 155. 4 冲裁间隙 155.4.1定义 155.4.2模具间隙的选则 165.5 数冲加工产品变形的原因分析与解决方法 .165.5.1网孔变形 165.5.2压线导致产品变形 17东莞益新实业有限公司第 3 页 共 18 页5.5.3沉孔导致产品变形 181、 概念NCT（number control tool）即数控冲床是一种能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床,加工过程所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代号来表示, 通过控制介质( 如纸带、磁盘、网线)将数字信息
4、送入专用的或通用的计算器,计算器对输入的信息进行处理和运算,发出各种指令来控制机床的伺服系统或其它执行组件,使机床自动加工出所需要的工件或产品。2、主要结构2.1、 NC 控制系统 主要的控制指令都由此发出,并接收机床的各个部分发出、反馈回来的信息,进行集中处理,以控制机床的各个工作过程。2.2、液压系统 在 NC 控制系统支撑下的供冲头冲击所需的动力 ,执行 T 命令,m 参数。2.3、冷却系统 带走机床各个主页部分在工作中产生的热量,使机床在稳定的状态下工作。2.4、 工作台 放置板材,由伺服电机控制 XY 轴进给,使板材加工位置和冲头的工人相配合,是加工的主要场所。3、数冲(AMADA
5、系列)机床加工定义3.1 机床加工方向定义 X 方向为平行于两夹爪的方向 Y 方向为平行于定位销或定位柱的方向。见下图3. 2 机床加工方向定义型号 X 方向 Y 方向定位銷夾爪东莞益新实业有限公司第 4 页 共 18 页VIPROS-367 -10x1840(MM) -50y1270(MM)VIPROS-255 -10x1210(MM) -50y1270(MM)VIPROS-2510K -10x5000(MM) -50y1270(MM)如果 X 方向超越此范围,可使用自动移爪指令加以调整 . 下图显示了使用自动移爪方式的前后情况.图中画剖线的是两块圆柱形压板,供夹爪松开时固定板料使之不发生移
6、动用.夹爪松开后向外退2.5MM,并向 X 轴正方向移动了 Amm,然后向内进入 2.5MM 到相应位置,夹紧.这样就完成了移爪的全部动作.移爪前后的加工范围和下面图表示的那样扩大了. 夾 持 機 構 轉 塔 壓 板如果是 Y 方向越此范围,则可能出现危险.因为它意味着夹爪可能进入了危险区 .危险区情况如图所示. 下 模上 模 夾 爪材 料第一种情况,夹爪位于上下模之间,冲孔会损坏夹爪;第二种情况,虽然夹爪不会损坏,但材料因处于不同平面而变形.解决的方法是改变夹爪位置、改变模具刀位、改变模具尺寸或设计代用夹爪.3. 3 工件的定位与夹爪相关数据工件在数冲上的定位是靠夹爪和 Y 方向上的定位销或
7、方形定位块定位 将工件靠在夹爪上可确定 Y 方向的位置再靠在定位销或方形定位块上 可定 X 方向的位置。定位销或方形定位块距原点定位位置如下数冲两夹爪在 X 方向相对位置可调以此适应不同尺寸的板材 但是两夹爪不可能无限地靠近他们之间存在有一个最小的距离值。见下图:东莞益新实业有限公司第 5 页 共 18 页陰 影 區 為 夾 料 區兩 夾 爪 緊 挨 時 的 示 意 圖如果工件比最小值还小就只能考虑采用一个夹爪夹持。3. 4 夹爪危险区及成型干涉区数值一览表当夹爪夹持工件在运动过程中有可能夹爪会被冲到导致损坏因此加工部分和夹爪之间要留出一定的安全距离。离夹爪 Y 方向的最小距离=上模半径+ 夹
8、爪宽度+变形区刀具类型 上模导套大小 mm 下模大小 mm离夹爪 Y 方向最小距离 mmA 25.90 25.4 28B 47.8 47.6 40C 69.8 88.89 52D 111.1 125.43 72.5E 133.2 158.74 88避位刀具 D 型 30 40.93 35注:材料变形区通常取 5mm,具体数值以材质厚度和成型高度而定,此值仅供参考,夹爪宽度取 10 mm东莞益新实业有限公司第 6 页 共 18 页3.6 数冲机床刀盘介绍刀盘因机床型号的不同有所区别VIP367 机台有 58 个刀位, 分 ABCDE 五种类型, 两个 B 型自动转角刀位(T220,T256),
9、除中内层的 A 型刀位外, 其它都为有键刀位; VIP255 机台和 VIP2510 机台有 31 个刀位, 分 A BCD 四个级别, 两个 B 型自动转角刀位(T210,T227 ),一个 C 型自动转角刀位 (T228),除内层的 A 型刀位外, 其它都为有键刀位. 转程时尽量避免对旋转刀位进行排刀.3.7 数冲模具结构冲孔模具的结构可分为: 1. 调整螺母紧固弹簧和调整模具长度.2. 退料弹簧冲针被压下的自动复位作用,有冲压极限,属易损件.3. 冲针参与剪切动作,属于易损件。4. 下模与冲针共同完成剪切的动作,有落废屑的作用.5. 退料板分开冲针与板料和压料作用.有单片式(ULTRA)
10、和套筒式(普通).6. 导套冲针冲压动作导向作用.有纯粹导向作用式(ULTRA)与带退料板式(普通).上模座下模座座刀盤自動轉角工位东莞益新实业有限公司第 7 页 共 18 页(如下图)4、我司数冲冲床设备种类益新共有 9 台数冲冲床，其中 Amada 占了八台，分别为 ARIES-255NT 3 台，VIPROS-2510C 两台， ARIES-255、VIPROS-367 、ARIES-245 各一台。日清纺一台，型号为 HTP-1000SW。4.1、 ARIES-245 冲床图 1 ARIES-245 冲床冲压能力 ton 206.導套5.退料板4.下模3.沖針2.退料彈簧1.调整螺母东
11、莞益新实业有限公司第 8 页 共 18 页最大行程 mm 10001,040板材最大尺寸 mm 2,0001,000最大板厚 mm 6板材最大重量 kg 100每分钟冲程数 s.p.m 350最大冲孔速度h.p.m(24mm increment)180最大进料速度 m/min 70.7转塔速度 r.p.m H-Type-30工位 24(2 auto index)冲压精度 mm 0.1电源 kVA 16重量 Kg 8500控制系统型号 Model AMADA 04P-c控制轴 三轴向同时控制4.2、 ARIES-255NT图 3 ARIES-255NT项 目 内 容东莞益新实业有限公司第 9 页
12、 共 18 页不运用自动换爪 1210X1270(MM)最大加工范围运用自动换爪 2540X1270(MM)最大加工板厚 (MM) 6.4最大荷重(KG) 105最大压力 20 吨最大冲程 40MM工位 31 个加工精度(MM) 0.07工作台移动速度(x. ym/min) 65 , 50转塔回转速度(rpm) 35最大冲击频率X 方向(间距 8mm每分钟 410 次)(间距 25.4mm每分钟 340 次)Y 方向(间距 8mm每分钟 380 次)(间距 25.4mm每分钟 280 次)一个夹爪宽度 (MM) 80两夹爪合并一起最小宽度 (MM) 220空压最低值(kg/c) 5油压最低值(
13、kg/c) 190油温最高值 65机长 5030(MM)机宽 2630(MM)机高 2160(MM)特点：融入 PC 微机高智能化的 AMNC/PC 控制系统，可进平稳的进行各种类型的加工处理。主要参数：冲压能力: 200kN 20tonf 东莞益新实业有限公司第 10 页 共 18 页加工台面尺寸: 12701270mm转塔: 30 工位（2 个旋转工位）4.3、 VIPROS-2510C图 4 VIPROS-2510C项 目 内 容最大加工范围 1270X5000(MM)最大加工板厚 (MM) 6.4最大荷重(KG) 150最大压力 20 吨最大冲程 40MM工位 31 个加工精度(MM)
14、 0.1工作台移动速度(x. ym/min) 100 , 80转塔回转速度(rpm) 35最大冲击频率X 方向(间距 8mm每分钟 410 次)(间距 25.4mm每分钟 350 次)Y 方向(间距 8mm每分钟 360 次)(间距 25.4mm每分钟 280 次)一个夹爪宽度 (MM) 80两夹爪合并一起最小宽度 (MM) 220东莞益新实业有限公司第 11 页 共 18 页空压最低值(kg/c) 5油压最低值(kg/c) 190油温最高值 65机长 5290(MM)机宽 5120(MM)机高 2160(MM)特点：采用液压伺服系统极大的提高了冲模的速度，并可控制冲切循环中冲头的位置及速度，
15、降低噪音。适合于小批量，多品种的生产。主要参数：冲压能力: 20ton加工台面尺寸: 12702540mm 转塔： 34 工位（2 个旋转工位）4.4、 VIPROS-367Q图 5 VIPROS-367Q项 目 内 容不运用自动换爪 1840 X1270(MM)最大加工范围运用自动换爪 1270X2440(MM)最大加工板厚(MM) 6东莞益新实业有限公司第 12 页 共 18 页最大荷重(KG) 100最大压力 30 吨最大冲程 40MM工位 58 个加工精度(MM) 0.10工作台移动速度(x. ym/m) 65. 50转塔回转速度(rpm) 30最大冲击频率X 方向(间距 8mm每分钟
16、 380 次)(间距 25.4mm每分钟 320 次)Y 方向(间距 8mm每分钟 275 次)(间距 25.4mm每分钟 240 次)一个夹爪宽度(MM) 80两夹爪合并一起最小宽度(MM) 220空压最低值(kg/c) 3油压最低值(kg/c) 190油温最高值 65机长 5030(MM)机宽 2630(MM)机高 2160(MM)基本参数：冲压力：33 吨最大冲剪厚度：6mm工作台：1520X1820m东莞益新实业有限公司第 13 页 共 18 页5、数冲加工工艺优化处理5.1 工艺处理距边缘的距离小于料厚的处理冲方孔会导致边缘被翻起,方孔越大翻边越明显,可征求客户的意见可否接受这种变形
17、.注:数冲冲压的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离不应过小 ,其许值如下表:材料 冲圆孔 冲方孔硬钢 0.5t 0.4t软钢,黄铜 0.35t 0.3t铝 0.3t 0.28t数冲冲压的最小孔径材料 冲圆孔 冲方孔硬钢 1.3T 1.0T软钢,黄铜 1.0T 0.7T铝 0.8T 0.6T数冲冲压不同材料的下模间隙表材质 料厚 间隙范围 料厚 间隙范围 料厚 间隙范围T=0.80.10.2T=1.00.150.2 T=1.2 0.150.2T=1.50.20.3T=2.00.250.35 T=2.5 0.30.4普通钢材T=3.00.40.5T=4.00.50.7 T=5.0 0.60.8T=0.
18、80.10.15T=1.00.10.2 T=1.2 0.150.2T=1.50.150.2T=2.00.20.3 T=2.5 0.250.35紫铜(纯铜 )和黄铜(CU)T=3. 0.30.45 T=4. 0.40.6 T=5.0 0.50.7东莞益新实业有限公司第 14 页 共 18 页0 0T=6.00.60.8T=0.50.10.15T=0.60.150.2 T=0.8 0.150.2T=1.00.20.25T=1.20.250.3 T=1.5 0.30.35T=1.80.350.4T=2.00.40.5 T=2.5 0.50.6铝材(AL)T=3.00.60.7T=0.80.10.2T
19、=1.00.150.2 T=1.2 0.150.2T=1.50.20.25T=2.00.250.3 T=2.3 0.30.4T=2.50.350.45T=3.00.40.5 T=3.8 0.50.6T=4.00.60.7T=5.00.70.8 T=6.0 0.81.0不锈钢(SUS)T=6.40.851.0注: 间隙为 0.1mm 以下的模具 AMADA 机台加工时精度无法保证暂时不考虑开此机台刀具；间隙为 0.080.1mm 的模具仅限于川普机台且只能加工圆孔5.2 材料特性与数冲加工的关系 影响数冲加工的材料特性是材料塑韧性和材料硬度.一般来说,适中的硬度和塑韧性对冲裁加工是有益的.硬度太
20、高会使冲裁力变大,对冲头和精度都有坏的影响;硬度太低,使冲裁时变形严重,精度受到很大的限制。 与硬度对立是材料塑性,硬度高则塑性低,硬度低则塑性高.高的塑性对成形加工有利,但不适合于蚕食、连续冲裁,对冲孔和切边也不太合适.低塑性能提高加工精度,但冲裁力会上升,不过只要东莞益新实业有限公司第 15 页 共 18 页不是低得离谱,影响也不是很大。 韧性对加工时的反弹起很大的决定作用.适当的韧性对冲裁是有益的,它可以抑制冲孔时的变形程度;韧性太高则使冲裁后反弹严重,反而影响了精度。4.1.2 数冲加工的局限性 当距夹爪的距离小于 90mm 时,冲孔的速度随着距离的减小越来越慢.(针对 VIP357)
21、 数冲的冲压是工件在刀具转塔上来回移动,因此一般来说工件的反面不能有凸起,除非是尺寸不重要且高度较低的小凸包,凸点,如果是半剪凸点,则在材料移动时容易使凸点变形或脱落.或是该工在冲完一处向下成形后能够使之移动到毛刷上,再进行其它加工. 数冲加工所开的工艺槽最小宽度为 1.2mm； 数冲冲压时用的刀具必须大于料厚，如 RO1.5 的刀具不能冲 1.6mm 的材料，0.6mm 以下的材料一般不用数冲加工，不锈钢材料一般不用数冲加工.(当然 0.61.5mm 的材料可以用数冲加工,但对刀具磨损大,现场加工出现的废品率的几率比其它 GI 等材料要高的多)，由于铝材比较软上下模间隙稍微偏大,则很容易产生
22、毛刺,特别是在冲网孔时,可明显地看出.(解决方法: 减小上下模的间隙)； 经现场测试,数冲冲半剪凸点的高度不超过 0.6T,如大于 0.6T 则极易脱落； 数冲刀具冲外形或内孔要求倒圆角时,外形和内孔的转角半径 R0.5T ； 小工件大批量(不超过 E 工位的加工极限 SQ80,RO113)的加工可考虑数冲直接下料,开数冲落料模；5. 3 近距离沉孔的处理1)使用多头沉孔刀具;2)使用双头沉孔刀具;3)预孔 沉孔第二个预孔沉孔; 4)所有预孔第一个沉孔第二个沉孔 对第一个沉孔再进行整形;5)最优化方法其中一个只加工预孔其沉孔到前加工加工.5. 4 冲裁间隙5.4.1定义冲裁模的凸模横断面一般都
23、小于凹模间有适当的空隙称为间隙。见图 1东莞益新实业有限公司第 16 页 共 18 页图 1由以上分析可知在模具设计时即使选用了合理的间隙值但由于加工或组立冲模时没能保证冲模间隙的均匀分布同样会得不到理想的断面质量间隙小的一边将会出现如前所述间隙过小的断面特征间隙大的一边将会出现间隙过大的断面特征这一点对无导柱冲模尤为突出这是在生产中必须注意的。5.4.2模具间隙的选则模具的间隙与所冲压的材料的类型及厚度有关,不合理的间隙可以造成以下问题:(a)不合理的模具间隙对模具的使用影响比较大,如间隙过大,所冲压的奢料的毛刺就比较大,冲压质量差,如果间隙偏小,虽然冲孔的质量较好,但模具的磨损比较严重,大
24、大降低模具的使用寿命,而且容易造成冲头的折断。(b)间隙过小都容易造成模具冲头材料的粘连,过小的间隙容易造成冲头低面与板料之间的真空而造成废料的反弹.间隙过大,材料粘连造成冲压时的带料。请参照下面的表格选择模具的间隙(表中的数据为百分数)(c)举例说明:冲压 2.0mm 厚的低碳钢:最合理的模具间隙=15%X2.0=0.30mm注意:如果板厚超过 3.50mm,建议选用最大间隙:板厚小于 1.0mm,建议选用最小间隙.5.5 数冲加工产品变形的原因分析与解决方法5.5.1网孔变形网孔变形可以说变量非常大不过导致其变形的原因大体上可分为以下三点(a)冲孔个数过多(b)冲孔过度密集东莞益新实业有限
25、公司第 17 页 共 18 页(c)现场所使用的刀具不够锋利究其原因我们做出了一些改善措施下面将一一介绍此类产品主要是由于网孔过多过于密集造成的解决方法可分为以下几种()采用多孔刀具 可降低产品变形()程序制作时采用间隔冲制的方法可降低产品变形()用两把以上的刀具进行冲制防止热变形()先切掉两条竖边或一条横边再加工网孔可降低产品变形它起到了一个卸压的作用()降低排版数量 让现场数冲先加工完一部分工件然后将其取下来再加工另一部分工件。这种方法可缓解整板变形是一种简单有效的方法。()如果工件允许的话可做一些功艺槽让其在网孔加工之前冲制这样可以缓解网孔变形程度。()将产品拆成两次加工先加工一部分然后
26、拿去整平整平之后再加工另一部分再去整平5.5.2压线导致产品变形压线引起产品变形的原因主要在于压线的成型深度数量密集程度。下面举几个图例以供大家参考图一 图二壓線線东莞益新实业有限公司第 18 页 共 18 页上面这两个工件因压线过多在产品加工过程中都会导致产品变形其中图一是由于压线过长导致工件变形图二是由于压线过多过于密集造成的解决方法通常有以下几种 (a)在现场加工时让压线尽量打得浅一点(如质量允许的话)这样可减轻产品变形。(b)把压线附近将要冲落的废料先冲一些孔或方槽然后再加工压线这样可以让压线变形部位的材料疏解一下从而减轻产品变形。(c)在多数取时不要把工件一次下完加工一部分取一部分这
27、样可以减轻整板变形。(d)在压线部位加压平模打完压线再压平相当于整平工序也可降低产品变形。5.5.3沉孔导致产品变形 沉孔孔的角度太大并且外径和内径的差值也较大这时就会产生变形。 内径和外径的差值越大产品变形也就越大。请看下面的比较图。由上面这两个图可以很清楚地看出来第一个比第二个挤料要多也就意味着引起产品变形相对而言也比较大。在这里可以总结出一点来当沉孔孔的角度内外径差距和高度越大时产品变形的机率也就越大。(如 120 度沉孔要比 90 度沉孔挤料要多)当沉孔孔过多时也会引起产品的变形甚至会影响到加工作业困难。针对沉孔孔变形现总结了以下几种解决方法(a)现场在加工时将沉孔刀打合模(b)在程序中使用压平模可降低产品变形(c)使用少量多次的方法让机床分几次加工一张板材具体次数视具体情况而定(d)将沉孔孔改为前加工钻孔如是这样话那么沉孔孔就不会引起产品变形了也可调整部分沉孔孔放到前加工去降低变形程度(e)将反面沉孔孔改为正面沉孔孔也可降低产品变形。
